Çarpisma Bölgesi Simülasyonu Yapilarak Parçacik Çarpistiricilarinin Olasi Çarpisma Verimliliginin ve Sürdürülebilirligin Belirlenmesi

Abstract

İlk örnekleri 1960'larda kurulan parçacık çarpıştırıcılarının yüksek enerji fiziği araştırmalarındaki önemi katlanarak artmaktadır. 1970'lerden itibaren Standart Modelin öngördüğü ağır fermiyonlar (c-kuark, t-kuark ve tau-lepton), ara bozonlar (gluon, W, Z ve Higgs bozonu) parçacık çarpıştırıcılar sayesinde keşfedilmiştir. Parçacık çarpıştırıcıları çarpışan parçacıklar açısından üç türe ayrılabilir: lepton, hadron ve lepton-hadron. Çarpıştırıcılara tasarımlarına göre bakıldığında ise dairesel, doğrusal ve linak-halka olmak üzere üç farklı seçenek mevcuttur. Yüksek enerji fiziği açısından çarpıştırıcılarının en önemli parametreleri kütle merkezi enerjisi ve ışınlıktır. Bununla birlikte kontrol altında tutulması gereken çok sayıda demet parametreleri vardır. Bunların en önemlileri halkadaki demet için demet-demet ayar kayması ve linaktaki demet için bozulmadır. TOBB ETÜ YEF grubu tarafından geliştirilen AloHEP yazılımı farklı tip ve türlerdeki çarpıştırıcıların ana parametrelerini hesaplamaya imkân sağlamaktadır. Çarpıştırıcı önerilerinde bulunan çeşitli yayınlardaki demet parametreleri AloHEP yazılımına girilerek analitik ve numerik hesaplamalar ile çarpıştırıcıların temel parametreleri elde edilmiş ve bazı yayınlarda verilen değerlerin yanlış olduğu görülmüştür. Bu durumun önüne geçmek için önerilen çarpıştırıcıların parametreleri öncelikle AloHEP yazılımıyla denenerek temel parametreleri kontrol edilebilir ve böylece daha gerçekçi tasarımların ortaya konulması sağlanabilir.

The importance of particle colliders, the first examples of which were established in the 1960s, in high energy physics research is increasing exponentially. Since the 1970s, heavy fermions (c-quark, t-quark, and tau-lepton), intermediate bosons (gluon, W, Z and Higgs boson) predicted by the Standard Model have been discovered by particle colliders. Particle colliders can be divided into three types in terms of colliding particles: lepton, hadron, and lepton-hadron. As for collider types, there are three different options: circular, linear and linac-ring. In terms of high energy physics, the most important parameters of colliders are center of mass energy and luminosity. However, there are many beam parameters that need to be controlled. The most important of these are beam-beam tuneshift for the beam in the ring and disruption in the linac. AloHEP software developed by TOBB ETU YEF group allows to calculate the main parameters of different types and options of colliders. The beam parameters in various publications suggesting a new design of a collider were entered into the AloHEP software, and the basic parameters of the colliders were obtained with analytical and numerical calculations, and it was seen that the values given in some publications were incorrect. In order to prevent this situation, the parameters of the proposed colliders can be entered into the AloHEP software, and their basic parameters can be checked. Therefore more realistic designs can be provided.